Ревякин А.А. Изыскания и проектиров. ж.д. Учеб. пособ. 2017

трассы к стоянкам магистрального хода образуют замкнутый полигон (магистральный ход – привязка – трасса – привязка – магистральный ход), что позволяет увязывать координаты этого полигона. В процессе прокладки трассы ведется пикетаж, который включает в себя промер линии, фиксирование пикетов, всех точек, характерных по рельефу (плюсовые точки), вершин углов поворота. В пикетажном журнале в масштабе 1:2000 зарисовывают с необходимыми промерами ситуацию местности на расстоянии 100 м в каждую сторону от оси трассы, пересечения всех коммуникаций, водотоков, угодья, по которым проходит трасса, с описанием их характеристик, реперы с указанием их номера, расстояния до трассы, типа и материала. Отмечают также населенные пункты с указанием их местоположения относительно трассы. В пикетажном журнале фиксируют главные точки кривых.

Разбивку кривых по окончательной трассе осуществляют, как правило, с использованием специальных таблиц, в пояснениях к которым указан порядок и примеры пользования ими. Наиболее простым способом разбивки кривых, обеспечивающим достаточную точность, является разбивка методом прямоугольных координат. При этом точки оси пути выносят от тангенсов под прямым углом на величину смещений, определяемых по таблицам. В стесненных условиях, когда разбивка кривых методом прямоугольных координат затруднена, например, в застроенной местности, может быть применен способ разбивки кривых засечками теодолитом, установленным в точке начала (конца) кривой.

Высоты точек при прокладке окончательной трассы на местности определяют двойным геометрическим нивелированием по оси пути с разбитыми кривыми. Первым нивелиром устанавливают отметки всех точек трассы, вторым осуществляют контроль по связующим точкам. Нивелирование участков трассы должно начинаться и заканчиваться на реперах или марках государственной или ведомственной сети.

Камеральную обработку материалов полевых работ ведут, как правило, в конце каждого рабочего дня. При этом подсчитывают координаты вершин углов поворота трассы и привязкой к магистральному ходу проверяют правильность линейных и угловых измерений, вычисляют и увязывают отметки пикетов и всех плюсовых точек по результатам продольного нивелирования, вычерчивают линию земли продольного профиля трассы и наносят проектную линию. Если полученный продольный профиль проектируемой линии удовлетворяет всем техническим и экономическим требованиям, то на следующий день осуществляют дальнейшую прокладку трассы. В случае, если полученное решение не удовлетворяет предъявляемым к профилю требованиям и необходимо смещение трассы на местности, приходится сразу же камерально рассчитать и перетрассировать по планам неудачный участок, после чего произвести его перебивку в поле.

Закрепление трассы на местности должно обеспечить долговременное сохранение установленных знаков, с тем чтобы в процессе строительства и при сдаче дороги в эксплуатацию можно было инструментально

91

проверить соответствие проекту выполненных строительных работ.

Угол поворота трассы (магистрального хода) закрепляют «точкой» (колышком), забиваемой в уровень с землей, и угловым столбом, устанавливаемым с внешней стороны угла поворота по направлению продолжения биссектрисы на расстоянии 6070 см от угловой «точки». В лесу в качестве угловых столбов могут быть использованы удобно расположенные пни деревьев.

Створными столбами закрепляют ось трассы на прямых большой протяженности, а также переходы рек, путепроводы и тоннельные пересечения. В пределах прямых створные столбы устанавливают не реже чем через 1000 м.

В обжитых и безлесных районах рекомендуется применять бетонные столбы.

Пикеты и плюсы закрепляют по оси трассы «точками» и сторожками, дублируя пикеты на тангенсах угла поворота. Сторожок забивают на расстоянии 15…20 см от «точки» вперед по ходу пикетажа, надпись на сторожке обращают в сторону точки. Кривые закрепляют «точками» через 20 м, а кривые малых радиусов – через 10 м. Закрепляют также начало и конец переходных кривых и середину круговой кривой.

Временные реперы устанавливают вне границ будущих земляных работ через 2 км, а также вблизи переходов через крупные водотоки. Временным репером обычно служит просмоленный или обожженный на костре деревянный столб с крестообразной перекладиной в нижней части, который закапывают в землю ниже глубины промерзания. В лесистой местности, и особенно в районах вечной мерзлоты, в качестве временных реперов вместо столбов рекомендуется использовать крепкие пни срубленных деревьев, соответственно оформив верхнюю часть пня.

Если в районе изысканий отсутствуют постоянные нивелирные знаки, то при окончательной разбивке трассы кроме временных реперов устанавливают постоянные реперы не реже чем через 50 км. Их размещают в пунктах расположения крупных станций, больших мостов, тоннелей в соответствии с требованиями, предъявляемыми инструкциями к постоянным опорным знакам для нивелирования III и IV классов.

При восстановлении линии под строительство осуществляют предпостроечное закрепление трассы выносками осевых точек. Выносные столбы и колья размещают на таком расстоянии от оси трассы, чтобы они не были снесены во время производства земляных работ. На прямых участках ось пути закрепляют на четных пикетах так называемыми створными столбами, размещаемыми преимущественно с нагорной стороны в створе, перпендикулярном оси трассы. В пределах кривой закрепляют вершину угла поворота, начало и конец переходных кривых, а также четные пикеты. Если вершина угла поворота находится на близком расстоянии от земляного полотна и угловой столб может оказаться в зоне строительных работ, то точку вершины угла закрепляют двумя пересекающимися створами из четырех выносных столбов, располагаемых на продолжениях прямых участков трассы. При малых углах поворота закрепление целе-

92

сообразно осуществлять створами, удобно ориентированными на местности. Угол между такими створами принимают близким к 90°. Этот угол, а также углы между створными линиями и прямыми участками трассы измеряют теодолитом.

Схемы закрепления трассы заносят в специальный полевой журнал, по материалам которого составляют план-схему закрепления трассы, который передают заказчику в составе рабочей документации.

Привязка трассы к пунктам государственной геодезической сети.

При инженерных изысканиях для линейного строительства магистральные ходы съемочной геодезической сети привязывают в планово-высотном отношении к пунктам государственной или опорной геодезической сети (триангуляции или полигонометрии) не реже чем через 30 км.

Магистральный ход или трассу привязывают к опорным пунктам способом засечек этих пунктов или путем прокладки к ним геодезических ходов. Иногда привязочный ход заменяется построением цепи треугольников (малая триангуляция). Точность геодезических измерений по привязочному ходу должна быть не менее точности измерений по магистральному ходу или трассе. К постоянным нивелирным знакам привязку выполняют проложением нивелирного хода по башмакам от ближайшего репера на трассе к постоянному нивелирному знаку.

Привязку окончательной трассы к геодезическим пунктам можно осуществлять аналогично привязке магистральных ходов, также используя глобальные спутниковые системы.

3.3 Нормативная база проектирования железных дорог

Размеры перевозок грузов р, т, и пассажиров А определяются при экономических изысканиях. Эти перевозки подразделяются на транзитные

иместные.

Ктранзитным грузовым перевозкам pw относятся перевозки грузов, начальные и конечные пункты следования которых находятся за предела-

ми проектируемой линии. Местные грузовые перевозки рм подразделяются на следующие: перевозки грузов вывоза со станций проектируемой линии за ее пределы; ввоза из-за пределов проектируемой линии на ее станции и местного сообщения (межстанционные) – перевозки грузов, следующих с одних станций проектируемой линии на другие станции этой линии. Итак,

p pТР рМ pТР рВЫЗ pВВ рМСТ .

В пассажирских перевозках, кроме транзитных (АТР) и местных (АМ), выделяют пригородные (АПР), к которым относят перевозки на участках протяженностью до 150 км, примыкающих к городам, крупным промышленным и населенным пунктам. В итоге

93

ААТР АМ АПР .

Вэксплуатационной практике классификация пассажирских перевозок несколько иная: дальние перевозки (иначе – перевозки в прямом сообщении), совершаемые в пределах не менее двух дорог; местные – перевозки внутри одной дороги на расстояния до 700 км; пригородные – на участках длиной до 150 км.

Показатели работы железных дорог. Объем перевозочной работы железных дорог характеризуется несколькими показателями. Основные из них следующие: количество перевезенных за год грузов р, т, и пассажиров А.

В2002 г. железными дорогами России было перевезено 1084 млн т грузов и 1271 млн пассажиров; грузооборот Ipl, ткм, сумма произведений массы р перевезенных грузов на расстояние (дальность) перевозки

pl p1l р2l ... рnln .

В2002 г. грузооборот железных дорог России составил 1510 млрд ткм; пассажирооборот – 153 млрд пассажиро-км, – сумма произведений числа перевезенных пассажиров А на расстояние перевозки:

Аl А1l1 А2l2 ... Аnln .

Интенсивность работы или загрузки железных дорог измеряется густотой перевозок. Средняя густота перевозок грузов называется грузонапряженностью нетто и определяется количеством выполненных тоннокилометров, приходящихся на 1 км эксплуатационной длины.

Под эксплуатационной длиной L подразумевают протяженность железнодорожных линий между осями станций без учета второго, третьего, четвертого главных путей.

Грузонапряженность железных дорог России в 2002 г. составила 17,6 млн ткм/км, а средняя густота перевозок пассажиров – 1,8 млн пассажирокм/км.

При экономических изысканиях необходимо всесторонне изучить экономику района проектирования данной дороги, ее роль в работе сети железных дорог, с тем чтобы с необходимой точностью установить объем и интенсивность предстоящей перевозочной работы. От этих показателей в большой степени зависят нормы проектирования железной дороги и ее основные технические параметры.

Наряду с грузонапряженностью нетто в некоторых случаях устанавливается грузонапряженность брутто, которая рассчитывается по грузообороту брутто. Зная грузооборот нетто в грузовом направлении (грузовым условно называется направление с преобладающим количеством перевозимых грузов) и отношение массы поезда нетто к массе брутто (сумма массы груза в составе, массы тары вагонов и массы локомотива), найдем

94

грузооборот брутто в грузовом направлении:

pl ГР .

η

Масса тары, следующей в грузовом направлении и возвращаемой обратно:

Тогда, зная грузооборот нетто в обратном направлении, найдем грузооборот брутто в этом направлении:

и суммарный грузооборот брутто в обоих направлениях:

Тонно-километры брутто в пассажирском движении можно рассчитать, зная среднюю массу пассажирского поезда и число поездокилометров (произведение числа поездов на протяженность их маршрута).

Кроме показателей, характеризующих объем и интенсивность работы железных дорог, важное значение имеют качественные эксплуатационные и экономические показатели: оборот вагона, среднесуточный пробег, производительность вагонов и локомотивов, технические и участковые скорости движения поездов, производительность труда, себестоимость перевозок. Эти показатели работы железных дорог изучаются в специальных дисциплинах.

Эксплуатационная работа железных дорог

Эксплуатация железных дорог – производственная деятельность железных дорог, их предприятий и подразделений, связанная с организацией и осуществлением перевозочного процесса. Эксплуатация железных дорог объединяет и реализует деятельность всех элементов и подсистем железнодорожного транспорта.

К эксплуатационной работе в широком понимании относится вся работа железных дорог, связанная с перевозочной деятельностью: грузовая и техническая работа станций, организация движения поездов, все виды работ, связанные с организацией пассажирских перевозок, содержание и обслуживание подвижного состава и постоянных устройств железнодорожного транспорта.

Организация эксплуатационной работы должна соответствовать корпоративным интересам ОАО «РЖД»:

95

–повышение доходности перевозок;

–сокращение издержек на перевозки грузов;

–повышение экономической ответственности и заинтересованности всех структурных единиц в улучшении финансово-экономических результатов работы филиалов ОАО «РЖД» и корпорации в целом;

–ориентация на качественное транспортное обслуживание клиентов. Основной задачей эксплуатации железных дорог является выполне-

ние перевозок с минимальными затратами средств и максимально возможной быстротой при обеспечении безопасности движения поездов.

Особенности эксплуатационной работы

1 Эксплуатационная работа осуществляется совместно различными подразделениями: дорогами, отделениями, станциями, депо и т.п.

2 Производственный цикл начинается на одних железных дорогах, а продолжается и заканчивается на других предприятиях железнодорожного транспорта.

3 Локомотивы закреплены за определенными депо, куда, как правило, и возвращаются.

4 Вагоны обращаются по всей сети железных дорог.

5 На ряде железных дорог погрузка значительно превышает выгрузку, так как основное внимание уделяется организации грузовой работы и формированию поездов.

6 На дорогах, где выгрузка превышает погрузку, большее место занимает организация выгрузки и возврата порожняка в пункты погрузки.

7 Ряд дорог имеет значительный объем транзитных перевозок, для которых большое значение имеет обеспечение повышенной скорости продвижения поездов.

Эксплуатационная работа железнодорожного транспорта включает в себя техническую эксплуатацию и коммерческую эксплуатацию.

Техническая эксплуатация – организация движения поездов, эксплуатация и проектирование железнодорожных станций и узлов, организация пассажирских перевозок.

Коммерческая эксплуатация – организация грузовой и коммерческой работы, фирменное обслуживание клиентуры.

Документы, регламентирующие эксплуатационную работу железных дорог:

1Устав железнодорожного транспорта Российской Федерации.

2Правила технической эксплуатации (ПТЭ) железных дорог.

3График движения поездов, увязывающий работу и определяющий загрузку всех подразделений железнодорожного транспорта, занятых эксплуатационной работой.

4План формирования поездов, представляющий собой систему организации вагонопотоков.

5Система комплексного регулирования парка грузовых вагонов.

96

6 Единые технологические процессы работы станций и подъездных путей.

7 Единые технологические процессы работы железнодорожных станций, морских и речных портов, автомобильных транспортных предприятий и работы транспорта в пунктах перевалки грузов и пересадки пассажиров.

8 Основные объемные и качественные показатели эксплуатационной работы железнодорожного транспорта.

Воснове планирования эксплуатационной работы лежит план перевозок грузов и пассажиров.

Взависимости от планируемых грузо- и пассажиропотоков, от структуры перевозок по родам грузов планируется количество вагонов и локомотивов, необходимых для осуществления перевозок на каждой дороге (отделении) и структура парка вагонов и локомотивов (структура парка вагонов связана с тем, какие грузы перевозятся, а структура парка локомотивов – с интенсивностью грузопотоков).

На основе плана эксплуатационной работы определяют:

– обслуживание и ремонт подвижного состава;

– контингент работников, занятых основной деятельностью;

– расход электроэнергии и топлива на тягу поездов;

– необходимость развития пропускной и провозной способности железных дорог;

– капитальные вложения в подвижной состав и постоянные устройства. Объемные (количественные) и качественные показатели работы же-

лезнодорожных предприятий применяют:

– для характеристики работы подвижного состава;

– определения потребности в материальных, денежных и трудовых ресурсах;

– расчета потребных парков вагонов и локомотивов. Объемные (количественные) показатели:

1) показатели, отражающие выполненные циклы работы;

2) пробеги подвижного состава;

3) затраты времени вагонами и локомотивами.

Качественные показатели эксплуатационной работы отражают:

– уровень организации труда коллективов;

– технологические параметры производства;

– технические и управленческие характеристики;

– степень освоения научно-технического прогресса.

К качественным показателям относят:

1)показатели использования подвижного состава по мощности и грузоподъемности вагонов и силе тяги локомотивов;

2)показатели использования подвижного состава во времени;

3)показатели, отражающие долю непроизводительной работы подвижного состава;

4)обобщающие, или синтетические, качественные показатели.

97

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

4.1 План трассы

Трасса железной дороги – это продольная ось железнодорожного пути на уровне бровок основной площадки земляного полотна (на двух- и многопутных дорогах определяют трассу каждого из путей).

Продольный профиль железной дороги представляет собой развернутую на плоскости вертикальную цилиндрическую поверхность, проходящую через трассу. Изображение трассы на этой развертке называется проектной линией продольного профиля. Кроме того, на продольном профиле изображается линия поверхности земли, указываются характеристики грунтов, искусственные и другие линейные сооружения. На переустраиваемых железных дорогах на продольном профиле наносится линия в уровне существующей головки рельса (на криволинейных участках пути

– внутреннего рельса) и проектная линия в уровне проектируемой головки рельса. Проектная линия состоит из прямолинейных элементов, горизонтальных либо наклоненных под различным углом к горизонту и в необходимых случаях сопрягаемых в местах их пересечения кривыми. Элементы проектной линии продольного профиля кратко называют элементами продольного профиля.

План трассы – это проекция трассы на горизонтальную плоскость. План состоит из отрезков прямых, пересекающихся под разными углами и сопрягаемых криволинейными участками пути. Элементы продольного профиля и плана (включая прямо- и криволинейные участки) иногда называют элементами трассы. Они определяют строительные и эксплуатационные характеристики железной дороги. Чем меньше длина и круче уклоны элементов профиля, чем чаще изменяется направление прямых в плане и меньше радиусы сопрягающих их кривых, тем меньше может быть объем земляных работ при сооружении железной дороги и ее строительная стоимость. Но при этом могут ухудшиться эксплуатационные показатели трассы: возрастут время хода поездов, расход электрической энергии или топлива.

Круговая кривая – дуга круга, служащая для плавного сопряжения в горизонтальной плоскости двух смежных прямых участков железнодорожного пути. Круговая кривая соединяется с прямым участком при помощи переходных кривых. Круговые кривые применяют на участках обхода препятствий и развития трассы с целью уменьшения объёмов земляных работ и стоимости строительства искусственных водопропускных сооружений. По сравнению с прямыми участками круговая кривая обладает недостатками (снижение скорости движения поездов, уменьшение сцепления ве-

98

дущих колёс локомотива с рельсами, увеличение износа колёс подвижного состава и расходов по текущему содержанию и ремонту пути, необходимость усиления конструкции верхнего строения пути).

Круговая кривая характеризуется углом поворота, радиусом и положением вершины угла. На практике для определения элементов круговой кривой и её разбивки применяют специальные таблицы.

Кривые участки пути новых железных дорог необходимо проектировать возможно больших радиусов. Радиусы кривых следует назначать в соответствии с таблицей и принимать равными, м: 4000, 3000, 2500, 2000,

1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400, 350, 300, 250, 200.

Величину наименьшего радиуса кривых при проектировании дополнительных главных путей и усиления (реконструкции) существующих железных дорог следует устанавливать в зависимости от намечаемых скоростей движения пассажирских и грузовых поездов и величины радиусов кривых существующего пути.

Радиусы кривых участков пути

Примечания:

1В случаях, когда на особогрузонапряженных линиях предусматривается максимальная скорость движения пассажирских поездов свыше 120 км/ч, радиусы кривых, рекомендуемые и допускаемые в трудных условиях, на указанных линиях следует принимать по нормам, предусмотренным для линий I категории.

2При проектировании участков железнодорожных линий на пересечении высотных препятствий, где по условиям продольного профиля пути реализуются скорости движения пассажирских поездов менее 120 км/ч и грузовых поездов менее 60 км/ч, по согласованию с владельцем инфраструктуры допускается применять кривые радиусом: 300 м – на линиях I и II категории, 250 м – на линиях III категории.

3При проектировании уширений междупутий допускается применять кривые радиусом более 4000 м.

4При проектировании развязок в железнодорожных узлах допускается применять кривые радиусом 250 м.

99

Кривые участки дополнительных главных путей, располагаемые на общем земляном полотне с существующим путем, следует проектировать концентричными по отношению к выправленным кривым существующего пути.

При переустройстве кривых существующего пути следует принимать постоянные значения радиусов на всем протяжении круговой кривой. В трудных условиях, когда выполнение этого требования вызывает необходимость переустройства существующего земляного полотна или искусственных сооружений, допускается сохранять радиусы различных значений при длине участков однообразной кривизны не менее 300 м и в исключительных случаях – не менее 200 м.

На новых магистральных скоростных линиях, особогрузонапряженных и линиях I–III категорий применять составные кривые не допускается. Составные кривые на новых линиях IV категории и подъездных путях допускается применять при соответствующем технико-эко- номическом обосновании.

Радиусы закрестовинных кривых должны быть не менее радиуса переводной кривой прилегающего стрелочного перевода. Размещается при этом устройство закрестовинной кривой без возвышения наружного рельса.

Радиусы кривых внутристанционных, соединительных и ходовых локомотивных путей, кривых в голове горочных сортировочных парков следует принимать не менее 200 м.

Переходные кривые. Для плавного перехода поезда из прямой в круговую кривую и обратно устраивается переходная кривая переменной кривизны. В пределах переходной кривой плавно отводят возвышение наружного рельса, устраиваемого в круговой кривой, и переходят от ширины колеи 1520 мм на прямой к увеличенной ширине колеи (в кривых R < 350 м), В качестве переходной кривой принимают радиоидальную спираль (клотоиду).

Длина переходных кривых. На железных дорогах России и стран СНГ принят линейный отвод возвышения наружного рельса в кривой. Длину переходной кривой определяют в зависимости от возвышения наружного рельса h, мм, и уклона отвода возвышения i (десятичная дробь).

Основным условием, ограничивающим уклон отвода возвышения наружного рельса, является допускаемое значение вертикальной составляющей скорости подъема колеса по возвышению dh/dt. Значение dh/dt не должно превышать 40…45 мм/с. При нормировании длин переходных кривых величину dh/dt приняли в пределах 28…35 мм/с.

Согласно Строительно-техническим нормам на новых скоростных железных дорогах, а также линиях I и II категорий длины переходных кривых определяют в соответствии с зависимостями. На особогрузонапряженных линиях, а также линиях III и IV категорий и подъездных путях длины переходных кривых принимают в зависимости от радиуса сопрягаемой кривой и категории проектируемой линии.

100